Co na obloze oko nevidí? Třeba kosmické mikrovlnné pozadí


Foto: Kosmické mikrovlnné pozadí (CMB), jak jej zachytila sonda Planck. (ESA and the Planck Collaboration)

Jiří Grygar: “Když v r. 1965 v krátkém sdělení čítajícím asi 600 slov oznámili dva mladí američtí radioastronomové Arno Penzias a Robert W. Wilson, že Země je ponořena do chladné lázně mikrovlnného elektromagnetického záření kosmického pozadí o teplotě 3 K, málokdo si uvědomoval, že tím odstartovali novou epochu pozorovací kosmologie. Brzy se totiž ukázalo, že toto záření je výmluvným svědkem klíčových událostí, které se ve vesmíru odehrávaly během prvních stovek tisíc let po Velkém třesku a vlastně i jedním z nejsilnějších důkazů, že se Velký třesk odehrál tak, jak to předpovídali tvůrci teorie Alexandr Fridman, Georges Lemaitre a George Gamow. Pro chladné záření kosmického pozadí se proto ujal název záření reliktní a o 13 let později si Penzias s Wilsonem jeli do Stockholmu pro Nobelovu cenu za fyziku.”

TIP:   Nikoli jednu, ani dvě, ale hned tři supermasivní černé díry objevili v centru galaxie NGC 6240

Reliktní záření (kosmické mikrovlnné pozadí) je elektromagnetické záření, které přichází z vesmíru ze všech směrů. Pro astronomy je prakticky nejdůležitějším zdrojem informací o raném vesmíru. Na obloze jej samozřejmě nevidíme, neboť jde o elektromagnetické záření s vlnovou délkou přibližně jeden milimetr, které sice prostupuje celý vesmír, nachází se všude kolem nás, ale naše smysly ho nedokážou vnímat – oko je totiž na mikrovlny necitlivé.

Jak vlastně reliktní záření vzniklo, kde se vzalo? Podle v současnosti platného kosmologického modelu byl vesmír asi 400 000 let po Velkém třesku vyplněn hustým a horkým plazmatem, fotony se neustále srážely s volnými elektrony a hmota a záření měly stejnou teplotu. Vesmír se ale ochlazoval (důsledkem chladnutí bylo rozpínání) a po dosažení teploty okolo 3000 kelvinů se volné elektrony spojily s jádry a vytvořily stabilní atomy vodíku a helia. Hmota se tak stala pro záření průhledná a záření se od tohoto okamžiku vyvíjelo nezávisle.

Ke značnému posunu v oblasti výzkumu reliktního záření došlo díky vesmírným observatořím. Nelze nezmínit družici COBE (COsmic Background Explorer), vůbec první družici, která se věnovala výhradně kosmologii. V průběhu prvních osmi minut provozu proměřila COBE spektrum reliktního záření a zjistila, že má teplotu 2,73 K. COBE také objevila 10 nových galaxií v oblasti dlouhého infračerveného vyzařování (IR) a dalších 9 kandidátů na zařazení mezi galaxie ve slabší oblasti dlouhého infračerveného vyzařování. Galaxie, které vyzařovaly IR o vlnových 140 až 240 μm poskytly zcela nové informace o mračnech prachu. COBE vynesla na polární geocentrickou dráhu raketa Delta II 18. listopadu 1989.

V létě roku 2001 (30. června) vynesla tatáž raketa (Delta II) i nástupce družice COBE. Jednalo se o satelit WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe). WMAP byl umístěn v blízkosti Lagrangeova bodu L2 soustavy Země–Slunce, který je vzdálen 1,5 milionů kilometrů od Země. Vědecká činnost WMAP byla zaměřena na měření fluktuací reliktního záření s úhlovým rozlišením 0,3° a citlivostí 20 μK, čímž výrazně překonala svou předchůdkyni, sondu COBE.

A co nám satelit WMAP prozradil? Např. nám pomohl upřesnit staří vesmíru (13,7±0,2 miliard let), Hubbleovu konstantu (71±4 km/sec/Mpc), jakož i kosmologickou konstantu (0.73±0,04). Také jsme se dozvěděli, že k oddělení reliktního záření od hmoty došlo 380 000 let po Velkém třesku a že první hvězdy začaly vznikat už 200 000 000 let po Velkém třesku. Víme také, že temné energie máme ve vesmíru asi 74 %, temné hmoty 23 % a baryonové hmoty (atomy) něco kolem 4 %.

Výsledky výzkumu sondy WMAP doplnila a vylepšila sonda Evropské kosmické agentury (ESA) s názvem Planck. Do Lagrangeova bodu L2 ji dopravila raketa Ariane 5, a to 14 května 2009. Planck poskytl významný zdroj informací týkajících se několika kosmologických a astrofyzikálních otázek, jako je ověření teorií raného vesmíru a původu kosmických struktur. Planck měl oproti sondě WMAP 3× vyšší rozlišení, 10× větší citlivost a sledoval vesmír v 9 přenosových pásmech.

Konečné výsledky oznámené v této studii opět potvrdily, že se náš vesmír skládá většinou z tajemné a neznámé temné energie a že dokonce i většina zbývající hmotné energie je podivně tmavá. Planckova “závěrečná” data z roku 2018 dále impozantně stanovila věk vesmíru na asi 13,8 miliardy let a lokální poměr zrychlování zvaný Hubblova konstanta na 67,4 (+/- 0.5) km/sec/Mpc, což v odborných kruzích rozvířilo nebývale silnou diskuzi.

Sonda Planck také pomohla vědcům např. detekovat celkovou intenzitu a polarizaci prvotního anizotropního reliktního záření ve vysokém rozlišení, vytvořit katalog kup galaxií pomocí Sunajev-Zeldovičova jevu, pozorovat gravitační čočky CMB včetně souvisejícího Sachs-Wolfova efektu, pozorovat jasné extragalaktické záření (aktivních galaktických jader) a infračervených energetických zdrojů (prašné galaxie), pozorovat Mléčnou dráhu včetně místního mezihvězdného prostředí, projevujícího se synchrotroními emisemi a měřit galaktické magnetické pole. Planck významně přispěl i ke studiu naší Sluneční soustavy, včetně planet, asteroidů, komet a protisvitu.

Projektový vědec Jan Tauber poslal závěrečný příkaz k observatoři Planck 23. října 2013 ve 12:10:27 UT (14:10:27 SEČ), čímž ukončil činnost tohoto „stroje času“ z dílny ESA.

Zdroj: aldebaran.cz, ian.cz, cs.wikipedia.org, esa.int, nasa.gov, astro.cz. Doporučený odkaz: Planck 2018 results. VI. Cosmological parameters

Napsat komentář:

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..